循序渐进Kinetix集成运动控制系统

　　本书是结合罗克韦尔自动化公司的kinetix集成运动控制产品编写的实训指导教材。本书首先对伺服驱动系统和kinetix硬件做了简单介绍，然后通过大量精选的kinetix功能试验着重介绍了产品的硬件组态方法和系统的功能特点。
　　 书以kinetix的demo试验平台为对象，介绍了如下主要内容：第1章介绍了运动控制系统的组成及系统的硬件；第2章介绍了运动控制系统的软件组态方法；第3章介绍了controllogix集成运动控制的特点，通过编程试验教会读者对指令的使用；第4章介绍了controllogix集成运动控制系统的案例，通过对硬件的设置和组态，解决在应用中存在的问题；第5章介绍了ultraware软件的使用；第6章通过发挥罗克韦尔自动化产品的特点，实现了一些特殊的应用案例；第7章重点介绍了人机界面在集成运动控制系统中的应用及如何发挥paneview plus的优势，实现一些特殊的功能；第8章介绍了kinetix集成运动控制系统的选型和使用。
　　 本书主要面向从事自动化专业的工程技术人员和自动化专业的学生，着重培养读者对罗克韦尔自动化公司的kinetix产品的综合运用能力，同时也可以作为罗克韦尔自动化公司的高级培训教材。

前言
第1章 运动控制系统概述
　1.1 运动控制系统
　1.1.1 运动控制系统的发展
　 1.1.2 运动控制系统的性能指标
　1.1.3 伺服系统的基本组成
1.2 罗克韦尔自动化公司的运动控制平台
1.3 sercos网络
1.4 伺服驱动器
　 1.4.1 伺服驱动器的结构
　1.4.2 罗克韦尔自动化公司的全数字伺服驱动器
　 1.4.3 1394系列伺服驱动器
　1.4.4 ultra3000数字式伺服驱动器
　 1.4.5 ultra5000智能位置伺服驱动器
　1.4.6 kinetix6000伺服驱动器
　1.5 执行电动机
　1.5.1 步进电动机
　 1.5.2 永磁式直流电动机
　1.5.3 交流伺服电动机
　 1.5.4 伺服电动机的比较

　　第1章 运动控制系统概述
　　1.1 运动控制系统
　　1.1.1 运动控制系统的发展
　　 运动控制系统又称为伺服系统（Servo System）。初次见到“伺服”这个词语的时候，大部分人会想到“什么是伺服？伺服是从何处来？”这样的基本问题。伺服起源于早期的伺服控制，“伺服”一词最早出现在1873年法国工程师Jean Joseph Leon Farcot的一本书《Le Servo Motor on Moteur Asservi》中，该书中Farcot描述了轮船引擎上由蒸汽驱动的伺服系统的工作原理。顾名思义，伺服一词意味着“伺候”和“服从”，具有音译和意译的双重含义。广义的伺服系统是指精确地跟随某个过程的反馈控制系统，又称随动系统，它并不一定局限于机械运动。但是在很多情况下，伺服系统这个术语狭义地指利用反馈和误差修正信号对位置及其派生参数，如速度和加速度进行控制，其作用是使输出的机械位移准确地实现输入的位移指令，达到位置的精确控制和轨迹的准确跟踪。伺服系统的结构组成与其他形式的反馈控制系统没有原则上的区别。
　　 伺服系统的被控量（输出量）是负载机械空间的线位移或角位移。当位置给定量（输入量）任意变化时，该系统的主要任务是使输出量快速而准确地复现输入量的变化。常见的应用伺服系统的场合有：数控机床的定位控制及加工轨迹控制、船舵的自动操纵、火炮方位的自动跟踪和机器人的动作控制等。
　　 采用伺服系统主要是为了达到以下几个目的：
　　 1）以小功率指令信号控制大功率负载，火炮控制和船舵控制就是典型的例子。
　　 2）在没有机械连接的情况下，由输入轴控制位于远处的输出轴，实现远距离同步传动，例如轧机和长距离多段传送带的伺服系统。
　　 3）使输出机械位移精确地执行某控制器发出的运动指令。这些指令可以是预先编制的，也可以是随机产生的，如数控机床和行走的机器人。
　　 伺服系统按所用驱动元件的类型可分为液压伺服系统、气动伺服系统和机电伺服系统。前两者特色明显，但应用范围有一定的局限性。而机电伺服系统的能源可以用最方便、最灵活的电能，其驱动元件是按特定需要设计和选用的电动机，系统性能优异，因此机电伺服系统成为应用最广泛的伺服系统。
　　 最早使用的伺服系统是步进式伺服系统，它盛行于20世纪70年代，主要应用于数控系统。一般由环形分配器、步进电动机功率放大器、步进电动机、配速齿轮和丝杠螺母传动副等组成。数控系统每发出一个指令脉冲，经驱动电路功率放大后，驱动步进电动机旋转一个固定的角度（即步距角），再经过传动机构带动工作台移动。这类系统的信息流是单向的，即指令脉冲发出去后，实际的移动值不会反馈回来，所以又称开环位置伺服系统。
　　 20世纪70年代至80年代中期，直流伺服系统在数控机床上占据了绝对的统治地位。由于永磁直流伺服电动机的额定转速很低，如可在1r／rain或0.1 r／min下平稳地运转，甚至可以在堵转状态下运行。这样低速运行的电动机，其转动轴可以和负载直接耦合，省去了减速器，简化了结构，提高了传动精度。因此，许多数控机床使用这种以这种电动机为驱动的直流伺服系统。但永磁直流伺服电动机的缺点是其结构中包含电刷，限制了转速的提高，一般额定转速为1000～1500r／min，而且结构复杂，价格较贵。
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